海上钻井平台变形监测方案
1.海上钻井平台变形监测的内容、目的与意义
1.1变形监测的基本概念
钻井平台变形的概念:变形是自然界的普遍现象,它是指钻井平台在各种荷载作用下,其形状、大小及位置在时空域中的变化。
钻井平台的变形在一定范围内被认为是允许的,如果超出允许值,则可能引发灾害。
钻井平台变形监测的概念:钻井平台的变形监测,就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。
其任务是确定在各种荷载和外力作用下,钻井平台的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。
变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。
1.2 变形监测的目的意义
科学、准确、及时地分析和预报钻井平台的变形状况,对钻井平台运营管理极为重要,其研究成果对预防自然灾害及了解变形机理是极为重要的。
同时变形监测为钻井平台安全性诊断提供必要信息,可以及时发现问题,从而采取措施来消除隐患。
变形监测除了作为判断其安全的作用之外,还是检验设计和施工的重要手段。
2.钻井平台变形监测技术及及方法
2.1 海上钻井平台变形监测特点
海上钻井平台位置位于海上这一特点,与陆地进行变形检测有着显著不同点。
陆地常用的一些仪器设备不能够满足海上钻井平台的监测。
由于平台上只能设置观测点,不能设置控制点,所以水准仪和全站仪无法进行海上钻井平台检测。
这样相对于陆地变形监测来说有很大局限性,可以说这是海上钻井平台变形监测的难点与特点。
2.2 海上钻井平台变形监测技术
随着科技发展,GPS技术的不断发展和成熟,使得GPS观测可以很好的解决海上钻井平台变形检测这一问题。
自从上世纪80年代以来,尤其是进入90年代后,GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合,在空间定位技术方面引起了革命性的变化。
用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间,从静态扩展到动态,从单点定位扩展到局部与广域差分,从事后处理扩展到实时(准实时)定位与导航,绝对和相对精度扩展到米
级、厘米级乃至亚毫米级,从而大大拓宽了它的应用范围和在各行各业中的作用。
数据通讯技术、计算机技术和以GPS为代表的空间定位技术的日益发展和完善,使得GPS法由原来的周期性观测走向高精度、实时、连续、自动监测成为可能。
GPS监测的优点:(1)测站间无需同时通视。
对于传统的地表变形监测方法,点之间只有通视才能进行观测,而运用GPS测一个显著特点就是点之间无需保持通视,只需保证测站上空开阔即可。
(2)可同时提供监测点的三维位移信息。
在运用传统方法进行变形监测时,平面位移和垂直位移是采用不同方法分别进行监测,这样不仅监测的周期长、工作量大,而且监测的时间和点位也很难保持一致,为变形分析增加了难度。
采用GPS可同时精确测定监测点的三维位移信息。
(3)可以全天候监测。
GPS测量不受气候条件限制,不论起雾刮风还是雨雪天气,均可正常监测,配备防雷电设施后,GPS变形监测系统便可实现长期的全天候观测。
(4)监测精度高。
(5)操作简便,易于实现监测自动化。
GPS接收机的自动化程度越来越高,便于安置和操作。
GPS用于变形监测的作业方式可划分为周期性和连续性两种模式1)周期性变形监测与传统的变形监测网没有多大区别,因为有的变形体的变形极为缓慢,在局部时间域内可以认为是稳定的,其监测频率可以是几个月,有的长达几年,此时,采用GPS静态相对定位法进行测量,数据处理与分析一般都是事后的。
2)连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集,获得变形数据序列。
虽然连续性监测模式也是对测点进行重复性的观测,但其观测数据是连续的,具有较高的时间分辨率。
根据变形体的不同特征,GPS连续性监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测,一般要求变形响应的实时性,它为数据解算和分析提出了更高要求。
3. 海上钻井平台变形监测方法
3.1 海上钻井平台控制点与监测点布设
根据测区的地理位置、形状大小,今后发展远景,测量成果使用的精度要求,完成任务的期限以及生产上对控制点位置、密度的要求等。
在海岸上布设基本控制点作为基准点,在海上钻井平台的关键位置布设观测点,通过对观测点的监测,可以获得钻井平台沉降与位移的情况。
3.2 海上钻井平台观测方法
根据海上钻井平台的特点,可以采用静态GPS观测,观测时应该满足至少两台GPS安置在基准点上,每次静态观测时长1-2小时。
观测点的观测周期可根据需求来进行调整。
观测完成后利用相应处理软件进行基线的平差处理,得出观测点的坐标与高程。
通过对比每次获得的测数据得出平台的沉降与位移情况。